Dünnwandige CNC-Drehteile meistern: Expertentipps für Festigkeit & Präzision

Dünnwandige Teile werden in vielen Bereichen wegen ihres geringen Gewichts, kompakter Struktur und Materialeinsparung eingesetzt. Ihre CNC-Drehbearbeitung ist jedoch schwierig, da sie durch geringe Steifigkeit und Festigkeit leicht verformbar sind.

Basierend auf unserer Erfahrung erklären wir, wie sich dünnwandige CNC-Drehteile verbessern lassen. Wir betrachten Spanntechnik, Werkzeug- und Parameterwahl etc.

Gründe für Verformung dünnwandiger Teile

Kraft

Durch die dünne Wand verformt sich das Werkstück leicht unter der Spannkraft, was Maß- und Formgenauigkeit beeinträchtigt.

Wärme

Schneidewärme verursacht thermische Verformung und erschwert die Maßkontrolle, da das Werkstück dünner ist.

Schwingung

Unter Schnittkraft, besonders radialer Schnittkraft, treten leicht Schwingungen und Verformungen auf, die Maßgenauigkeit und Oberflächenrauheit beeinträchtigen.

Vernünftige Auswahl der Spanntechnik

Werden dünnwandige Teile mit herkömmlichen Methoden gespannt, tritt große Verformung auf und Bearbeitungsgenauigkeit kann nicht garantiert werden. Wir können den Spannraum und die Auflagefläche des Werkstücks oder die Spannpunkte vergrößern, um die Kraft gleichmäßig zu verteilen. Spann- und Kontaktspannung reduzieren. Bei Bedarf zusätzliche Stützen zur Steifigkeitserhöhung hinzufügen.

Diese Technik ist jedoch in der Anwendung begrenzt und kann Materialverschnitt verursachen. Wir können auch die Spannpunkte erhöhen, um Verformung zu verringern. Spezialbacken, flüssigkunststoff-Selbstzentrierfutter oder offene Übergangsringfutter sind einsetzbar.

Auswahl der Schnittparameter

Bei hochpräziser Bearbeitung dünnwandiger Teile wird typically das symmetrische Verfahren angewendet, um die Spannung auf den relativen zwei Seiten auszugleichen und einen stabilen Zustand zu erreichen. Das Teil wird glatt, sobald es bearbeitet ist. Bei zu großem Rückschnitt in einem Prozess geht das Gleichgewicht verloren und das Teil verformt sich.

Schruppen, Vorschlichten und Schlichten sollten bei dünnwandigen Teilen mit hoher Genauigkeitsanforderung getrennt werden. Die Trennung vermeidet alle Verformungsarten durch Schruppen: elastische Verformung durch Spannkraft, thermische Verformung durch Schneidewärme und Verformung durch Umverteilung innerer Spannungen nach dem Schruppen.

Beim Schruppen sind Rückvorschub und Vorschub meist größer. Rückvorschub typisch 0,2–0,5 mm/U, Vorschub 0,1–0,2 mm/U oder kleiner. Schnittgeschwindigkeit 6–120 m/min. Die Schnittgeschwindigkeit sollte hoch, aber im Standardbereich liegen.

Auswahl des Kühlschmierstoffs

Die richtige Wahl des Kühlschmierstoffs kann Reibung beim Schneiden verringern und Kühlbedingungen verbessern, was Schnittkraft, Schneideleistung und Temperatur senkt, Werkzeugverschleiß reduziert und Oberflächenqualität verbessert. Schruppen erzeugt viel Schneidewärme, Werkzeug verschleißt leicht, besonders HSS. Kühlungsbasierte Kühlschmierstoffe wie Emulsionen oder Lösungen sollten gewählt werden. Beim Schlichten steht Schmierung im Vordergrund zur Verbesserung von Oberflächen-genauigkeit und -rauheit – daher extreme Druck-Schneidöle oder ionische Kühlschmierstoffe.

Werkzeugauswahl

Der Bohrstangenhalter hat großen Überhang und geringe Steifigkeit, neigt zu Schwingungen. Er gibt unter Radialkraft nach, was die Bohrungsgenauigkeit beeinträchtigt. Daher den Bohrstangenhalter bei dünnwandigen Teilen so weit wie möglich verstärken. Gleichzeitig sollten Spanbrecher- oder Spanrollennuten vor dem Drehmeißel angebracht und die Spanauswurfrichtung über einen geeigneten Freiheitswinkel kontrolliert werden, um leichte Spanabfuhr zu gewährleisten.

Fazit

Dünnwandige Teile auf CNC-Drehmaschinen sind gängig in der mechanischen Bearbeitung. Doch die durch Schnittkraft und -wärme verursachte große Verformung erschwert die Qualitätssicherung. Durch richtige Spanntechnik, Hilfsstützen, fortschrittliche Prozesstechnik und passende Werkzeugwinkel und Schnittparameter können die Qualitätsanforderungen dünnwandiger Teile erfüllt werden.